#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <sys/ipc.h>
#include <sys/sem.h>
 
class CSEM {
private:
  union semun { // 用于信号灯操作的共同体
    int val;
    struct semid_ds *buf;
    unsigned short *arry;
  };
 
  int  sem_id;  // 信号灯描述符。
public:
  bool init(key_t key); // 如果信号灯已存在，获取信号灯；如果信号灯不存在，则创建信号灯并初始化。
  bool wait();          // 等待信号灯挂出。
  bool post();          // 挂出信号灯。
  bool destroy();       // 销毁信号灯。
};
 
int main(int argc, char *argv[]) {
   CSEM sem;
 
   // 初始信号灯。
   if (sem.init(0x5000) == false) { printf("sem.init failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.init ok\n");
  
   // 等待信信号挂出，等待成功后，将持有锁。
   if (sem.wait() == false) { printf("sem.wait failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.wait ok\n");
 
   sleep(50);  // 在sleep的过程中，运行其它的book259程序将等待锁。
  
   // 挂出信号灯，释放锁。
   if (sem.post() == false) { printf("sem.post failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.post ok\n");
  
   // 销毁信号灯。
   if (sem.destroy()==false) { printf("sem.destroy failed.\n"); return -1; }
   printf("sem.destroy ok\n");
}
 
bool CSEM::init(key_t key) {
  /**
   * // semget函数用来获取或创建信号量
   * // 如果semget函数成功，返回信号量集的标识；失败返回-1，错误原因存于error中。
   * int semget(key_t key, int nsems, int semflg);
   *   key: 是信号量的键值，typedef unsigned int key_t，是信号量在系统中的编号，不同信号量的编号不能相同，这一点由程序员保证。key用十六进制表示比较好。
   *   nsems: 是创建信号量集中信号量的个数，该参数只在创建信号量集时有效，这里固定填1。
   *   sem_flags: 是一组标志，如果希望信号量不存在时创建一个新的信号量，可以和值IPC_CREAT做按位或操作。
   *    如果没有设置IPC_CREAT标志并且信号量不存在，就会返错误（errno的值为2，No such file or directory）。
   */
  // 获取信号灯。
  if ( (sem_id = semget(key, 1, 0640)) == -1) {
    // 如果信号灯不存在，创建它。
    if (errno == 2) {
      if ( (sem_id = semget(key, 1, 0640|IPC_CREAT)) == -1) { perror("init 1 semget()"); return false; }
 
      // 信号灯创建成功后，还需要把它初始化成可用的状态。
      union semun sem_union;
      sem_union.val = 1;
      /**
       *  // 用来控制信号量（常用于设置信号量的初始值和销毁信号量）
       *  // 如果semctl函数调用失败返回-1；如果成功，返回值比较复杂，暂时不关心它。
       *  int semctl(int semid, int sem_num, int command, ...); 
       *    semid: 是由semget函数返回的信号量标识。
       *    sem_num: 是信号量集数组上的下标，表示某一个信号量，填0。
       *    command: 是对信号量操作的命令种类，常用的有以下两个：
       *      IPC_RMID：销毁信号量，不需要第四个参数；
       *      SETVAL：初始化信号量的值（信号量成功创建后，需要设置初始值），这个值由第四个参数决定。
       *        第四参数是一个自定义的共同体，如下：
       *        // 用于信号灯操作的共同体。
       *        union semun {
       *          int val;
       *          struct semid_ds *buf;
       *          unsigned short *arry;
       *        };
       */
      if (semctl(sem_id, 0, SETVAL, sem_union) <  0) { perror("init semctl()"); return false; }
    } else {
      perror("init 2 semget()"); return false;
    }
  }
 
  return true;
}
 
bool CSEM::destroy() {
  if (semctl(sem_id, 0, IPC_RMID) == -1) {
    perror("destroy semctl()"); return false; 
  }
 
  return true;
}
 
bool CSEM::wait() {
  struct sembuf sem_b;
  sem_b.sem_num = 0;
  sem_b.sem_op = -1;
  sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
  /**
   * 该函数有两个功能：1）等待信号量的值变为1，如果等待成功，立即把信号量的值置为0，这个过程也称之为等待锁；
   *                   2）把信号量的值置为1，这个过程也称之为释放锁。
   * int semop(int semid, struct sembuf *sops, unsigned nsops);
   *   semid: 是由semget函数返回的信号量标识。
   *   nsops: 是操作信号量的个数，即sops结构变量的个数，设置它的为1（只对一个信号量的操作）。
   *   sops: 是一个结构体，如下：
   *    struct sembuf {
   *      short sem_num;   // 信号量集的个数，单个信号量设置为0。
   *      short sem_op;    // 信号量在本次操作中需要改变的数据：-1-等待操作；1-发送操作。
   *      short sem_flg;   // 把此标志设置为SEM_UNDO，操作系统将跟踪这个信号量。
   *                       // 如果当前进程退出时没有释放信号量，操作系统将释放信号量，避免资源被死锁。
   *    };
   */
  if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) { perror("wait semop()"); return false; }
   
  return true;
}
 
bool CSEM::post() {
  struct sembuf sem_b;
  sem_b.sem_num = 0;
  sem_b.sem_op = 1;  
  sem_b.sem_flg = SEM_UNDO;
  if (semop(sem_id, &sem_b, 1) == -1) { perror("post semop()"); return false; }
 
  return true;
}
